5G 技術(shù)發(fā)展如火如荼，將全面顛覆人類的生活。GSMA 協(xié)會預(yù)估，2025年全球5G的滲透率將達(dá)18億，占全球行動通訊連接數(shù)的21%。5G超低延遲、大帶寬、萬物相連的三大特性，讓萬物聯(lián)網(wǎng)不再遙不可及，智慧生活、智慧城市、智慧工廠等場景，將讓5G射頻（RF）新產(chǎn)品在未來幾年百花齊放，如：可穿戴式設(shè)備、家用產(chǎn)品、自駕車、機器人、手持式電子裝置等。

5G與4G的差異

4G與5G有什么差異呢？首先，5G Sub-6GHz（FR1）的傳輸頻率上升到最高7.125GHz，而4G使用 3.8 GHz以下的低頻段。隨著低頻段逐漸被占滿，及制程越趨先進，5G毫米波（FR2）技術(shù)更往24.25至52.6 GHz的高頻段發(fā)展，遠(yuǎn)高于4G所使用的頻率。

其次，5G擁有的帶寬較大，搭配載波聚合技術(shù)（CA）讓FR1頻帶寬度可達(dá)100 MHz，F(xiàn)R2可達(dá)400 MHz，加上使用雙載波聚合技術(shù)可讓帶寬翻倍，達(dá)到更快的傳輸速度。其中毫米波更是實現(xiàn)「真5G」的重要推手，能讓5G手機的傳輸速度比4G手機快 10 倍！

第三，5G與4G最大不同處在于頻段，特別是FR2所規(guī)范的頻率于毫米波頻段，損耗較大且穿透力差。所以5G FR2基地臺覆蓋相對于4G的范圍小，較適合以多個小基站布建在人口密集的都會區(qū)，或可用來紓解如體育館、捷運等人潮擁擠熱點的聯(lián)機需求。

開發(fā) 5G產(chǎn)品兩大技術(shù)挑戰(zhàn)

然而，5G高頻段、大帶寬的特性，卻讓企業(yè)在開發(fā)5G產(chǎn)品時，面臨兩大技術(shù)挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)1：天線數(shù)量增加，考驗天線設(shè)計的技術(shù)。舉例來說，4G手機只放置 4 支天線，5G手機卻要放入11支或甚至更多的天線，與以往設(shè)計天線的方式截然不同，必須縮小天線尺寸，才能放入同樣尺寸或更小的產(chǎn)品內(nèi)。但縮小天線會降低射頻能力，得在天線尺寸與法規(guī)、產(chǎn)品規(guī)格之間取得平衡。

挑戰(zhàn)2：天線密集度高，容易互相干擾，天線仿真和射頻電路設(shè)計的能力將是關(guān)鍵。

5G產(chǎn)品項目開發(fā)中，最常見的痛點就是設(shè)計天線的尺寸和擺放位置，沒有一并考慮對射頻電路及機構(gòu)設(shè)計的影響。

一般電子代工廠為客戶制造5G產(chǎn)品時，若將天線委外設(shè)計，承接的供貨商只聚焦天線設(shè)計，缺乏與射頻、機構(gòu)設(shè)計團隊及時討論，而造成天線特性的誤差。這樣就無法從系統(tǒng)整合的角度設(shè)計產(chǎn)品，很難達(dá)成客戶對5G產(chǎn)品規(guī)格的要求，從而影響產(chǎn)品交期及上市的時程。

產(chǎn)品快速迭代、不斷推陳出新，電子制造服務(wù)的能力也得與時俱進。2020年完整的國際5G標(biāo)準(zhǔn)正式出爐，因應(yīng)客戶5G新產(chǎn)品的需求，為了布局完整的5G能力，建置模擬、設(shè)計、測試的設(shè)備，USI環(huán)旭電子在2020 年斥資上億元打造先進5G實驗室，于2021年第二季完工，成為電子制造服務(wù)產(chǎn)業(yè)在早期就投入5G實驗室的先驅(qū)者。

一站式5G射頻測試鏈

USI環(huán)旭電子的5G實驗室擁有一站式射頻測試鏈，完整四個階段包含5G FR1/FR2的射頻板端設(shè)計及驗證（RF Board Validation）；5G FR1/FR2天線設(shè)計、模擬及OTA量測（Antenna Design/Simulation/OTA Test）；通訊協(xié)議開發(fā)及驗證（Protocol Development）；量產(chǎn)開發(fā)測試（MFG Test Development），有四大優(yōu)勢如下：

優(yōu)勢1》高度系統(tǒng)整合的一站式服務(wù)，快速響應(yīng)市場需求

但凡與客戶共同律訂好5G產(chǎn)品的規(guī)格，USI環(huán)旭電子就能協(xié)助客戶完成5G產(chǎn)品，可謂是高科技產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新智囊團?？蛻舨豁毢馁Y大量經(jīng)費在自行建構(gòu)測試設(shè)備，USI環(huán)旭電子提供一站式5G射頻測試鏈，擁有模擬、測試設(shè)備，讓產(chǎn)品從天線設(shè)計、射頻板端設(shè)計、射頻量測、完成產(chǎn)品驗證、量產(chǎn)制造的一站式服務(wù)得以實現(xiàn)，滿足企業(yè)客戶欲快速開發(fā)、上市（Time to Market）的需求。

優(yōu)勢2》設(shè)計開發(fā)經(jīng)驗多元化，助攻 5G 新產(chǎn)品

從手機、穿戴裝置、手持式電子裝置、倉儲點貨機、POS機到投影機，USI環(huán)旭電子設(shè)計過各式各樣的產(chǎn)品，除了具備無線通信產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)能力，更擁有協(xié)助國際大廠設(shè)計5G新產(chǎn)品的經(jīng)驗。因此面對多樣化的5G新產(chǎn)品，在USI環(huán)旭電子都能找到對應(yīng)的部門及射頻設(shè)計工程師，快速幫客戶解決開發(fā)的問題。

優(yōu)勢3》豐富的模擬及設(shè)計經(jīng)驗，節(jié)省項目開發(fā)時間

USI環(huán)旭電子在產(chǎn)品開發(fā)前期使用模擬軟件協(xié)助設(shè)計開發(fā)，評估天線的特性和表現(xiàn)，并確認(rèn)設(shè)計能通過合規(guī)的驗證測試。模擬出最接近產(chǎn)品實機的數(shù)據(jù)，能及早發(fā)現(xiàn)實體產(chǎn)品制造后所可能產(chǎn)生的問題，盡快調(diào)整設(shè)計，避免在量產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品效能問題，導(dǎo)致產(chǎn)品失敗。

USI環(huán)旭電子具備模擬及設(shè)計的能力，縮短項目開發(fā)的前期評估流程，整體節(jié)省20至30％項目時間。

優(yōu)勢4》擁有射頻量測設(shè)備，能完成多項驗證

USI環(huán)旭電子5G實驗室所采用的射頻量測設(shè)備，與符合國際通訊標(biāo)準(zhǔn)的實驗室相同，同時掌握關(guān)鍵主流驗證軟件，涵蓋多項驗證項目，能在廠內(nèi)直接驗證及測試，如待測物的總輻射功率指標(biāo)（TRP）、待測物接收靈敏度指標(biāo)（TIS）等，確保產(chǎn)品符合3GPP全球法規(guī)及最新監(jiān)管要求。全球5G實驗室之間公認(rèn)的OTA測試可容忍誤差范圍是2dB，而USI實驗室的測試數(shù)據(jù)與最終產(chǎn)品通過認(rèn)證的結(jié)果相比，誤差范圍在1 dB以內(nèi)，測試的準(zhǔn)確度在業(yè)界中算是相當(dāng)優(yōu)秀。

5G產(chǎn)品開發(fā)第一步：天線設(shè)計與電磁模擬

射頻設(shè)計、測試的第一階段是天線設(shè)計與電磁模擬。5G產(chǎn)品開發(fā)的第一步，是依照客戶給出的規(guī)格，評估天線的特性。要達(dá)到良好的傳輸效果，天線的設(shè)計需要有足夠的凈空區(qū)，但像手機或穿戴裝置本身輕薄短小，空間有限，加上消費者對屏幕屏占比和相機較有感，往往壓縮天線和電路板的空間，寸土寸金，各零件只得搶地盤。

天線模擬設(shè)計的重點是如何在有限的產(chǎn)品空間中設(shè)計出能達(dá)到國際規(guī)范、客戶規(guī)格的天線配置？其中關(guān)鍵在于天線、射頻電路、機構(gòu)設(shè)計團隊三方密切合作。

USI環(huán)旭電子5G實驗室的天線設(shè)計團隊，具備電磁模擬、整合設(shè)計、OTA測試等三大能力：

電磁模擬：我們采用業(yè)界公認(rèn)最可靠的高階三維電磁模擬軟件，模擬整機天線的特性、搭配電路設(shè)計，協(xié)助產(chǎn)品開發(fā)跟認(rèn)證。例如，模擬在行動裝置中，天線的散射參數(shù)、輻射場型、天線增益、電磁場及功率密度分布等特性。此外可加入頭手模型來評估電磁波吸收率（SAR），亦可評估助聽器兼容性（HAC），確認(rèn)聽障人士使用產(chǎn)品無虞。

整合設(shè)計：針對無線通信技術(shù)設(shè)計陶瓷、雷雕、芯片、PCB、金屬等不同材質(zhì)及制造方式的天線單體。我們搭配整機系統(tǒng)來開發(fā)設(shè)計所有裝置上的天線，并且透過與機構(gòu)（ME）、射頻（RF）、電子工程（EE）團隊合作，及時的優(yōu)化天線設(shè)計，達(dá)成客戶規(guī)格。

OTA測試：依據(jù)各國電信商的標(biāo)準(zhǔn)，USI 5G實驗室能提供4G， 5G FR1， 5G FR2的OTA測試服務(wù)，能幫客戶減少第三方實驗室測試的費用與節(jié)省除錯時間成本。

值得一提的是，我們能在設(shè)計中布建可調(diào)整式天線，讓每個天線負(fù)責(zé)不同的頻率，藉此縮小5G的天線，在產(chǎn)品內(nèi)放置更多天線數(shù)量，分批達(dá)到5G高速傳輸?shù)男Ч?/p>

USI環(huán)旭電子是射頻領(lǐng)域的專家，新建置的5G實驗室，具備完整的射頻設(shè)計、測試鏈。一站式的開發(fā)制造服務(wù)，能讓客戶在產(chǎn)品開發(fā)的過程中無后顧之憂，成為企業(yè)的強力后盾，助攻產(chǎn)業(yè)搭上5G高速列車。